摘要：闡述了煤礦水資源的利用現(xiàn)狀,指出了煤礦水資源管理工作中存在的問題。介紹了水量計量在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)架、功能,以及該系統(tǒng)在水資源管理工作中的實際應(yīng)用情況,為煤礦的水源管理工作提供一種可行方法。

 

　　我國淡水資源十分短缺,人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4,并且分布嚴重不平衡。正常年份,我國總體缺水量多達500億m3,有近2/3的城市不同程度缺水,地下水超采面積約30萬km2。全國煤炭總儲量80%與原煤生產(chǎn)量90%以上的礦區(qū)位于嚴重缺水的地區(qū),而這些地區(qū)的水資源擁有量僅占全國總量的20%。我國八十多個重點礦區(qū)約有70%屬于缺水狀態(tài),其中40%嚴重缺水。近年來,由于煤炭行業(yè)的快速發(fā)展以及相關(guān)工業(yè)的興起,礦區(qū)水資源供需矛盾更為突出,水資源的短缺已經(jīng)成為制約礦區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要因素[1] 。

 

　　同時,我國還是全世界浪費自然資源***嚴重的之一,根據(jù)中科院的調(diào)查,在59個接受調(diào)查的中,我國排名第56位。另據(jù)統(tǒng)計顯示,我國的能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%[2] 。礦區(qū)工業(yè)的萬元產(chǎn)值取水量超過100m3,而發(fā)達僅為20~30m3。因此,礦區(qū)存在很大的節(jié)水潛力。

 

　　根據(jù)煤礦生產(chǎn)和生活的迫切需要,開發(fā)了一套煤礦供用水流量計量在線監(jiān)測系統(tǒng),并在華晉焦煤有限責(zé)任公司王家?guī)X礦應(yīng)用,取得良好效果。

 

　　1現(xiàn)狀

 

　　王家?guī)X煤礦是華晉焦煤有限責(zé)任公司在鄉(xiāng)寧礦區(qū)建設(shè)的對礦井,位于山西省鄉(xiāng)寧縣和河津市境內(nèi),井田面積約180 km2,地質(zhì)儲量23.42億t,可采儲量10.36億t,主要開采2#、10#煤,其中2#煤平均厚度6.5m,煤種為中灰、低硫、特低磷的優(yōu)質(zhì)瘦煤,是極好的煉焦配煤。王家?guī)X煤礦是由設(shè)計生產(chǎn)能力600萬t/a礦井、入洗原煤600萬t/a選煤廠、2×5萬k W的綜合利用電廠(熱電聯(lián)供)和鐵路專用線構(gòu)成的循環(huán)經(jīng)濟綜合建設(shè)項目。

 

　　近年來,王家?guī)X礦面對水資源短缺的現(xiàn)狀,修建了污水處理設(shè)施,建立了污水回收、中水回用、礦井水再循環(huán)等系統(tǒng),雖在一定程度上緩解了用水壓力,但在用水管理中仍存在一些問題。

 

　　(1)管理效率低。以前礦區(qū)采用傳統(tǒng)方式對供用水量進行管理,即采用現(xiàn)場儀表計量,人工定期抄數(shù),匯總并統(tǒng)計用水量再上報。由于礦區(qū)儀表繁多且比較分散,需要大量專職人員,致使效率低、工作量大,經(jīng)常存在漏抄、誤抄現(xiàn)象,而且即使數(shù)據(jù)出錯,也不容易被發(fā)現(xiàn)。

 

　　(2)儀表巡檢、維護周期長。由于煤礦儀表多,巡檢周期長,工作量大,一旦儀表出現(xiàn)故障,并不能及時得到處理,造成用水量統(tǒng)計缺失,嚴重的還會影響生產(chǎn),造成不必要的損失。

 

　　(3)部分供水管道“跑、冒、滴、漏、長流水”現(xiàn)象嚴重。沒有有效統(tǒng)一地監(jiān)測管理,部分管道存在“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象,由于巡檢周期長,這些問題并不能及時發(fā)現(xiàn),一些偏僻區(qū)域更是無人問津,長流水現(xiàn)象嚴重。

 

　　(4)多為部門監(jiān)測,沒有形成全礦統(tǒng)一調(diào)度。隨著礦區(qū)自動化程度的提高,煤礦井下中央泵房建立了排水自動化管理系統(tǒng),實現(xiàn)了井下排水的自動化控制,部分先進礦井實現(xiàn)了排水信息上傳至調(diào)度室及相關(guān)部門,很多用水部門也針對自身建立了水量監(jiān)測系統(tǒng),但多數(shù)只限部門內(nèi)部,用水數(shù)據(jù)無法共享,不能實現(xiàn)全礦范圍內(nèi)的統(tǒng)一調(diào)度。

 

　　(5)缺乏監(jiān)督機制,存在用水過量現(xiàn)象。礦區(qū)用水量是以部門為單位按周或按月上報,而實際生產(chǎn)中有沒有嚴格按照工藝要求,是否存在過量用水,上級單位并不知曉。正因為缺少上級單位監(jiān)督,下級單位沒有養(yǎng)成節(jié)水意識,進一步加劇用水浪費。

 

　　其它煤礦用水管理上也存在以上類似問題,因此,針對此現(xiàn)象開發(fā)了一套水流量在線監(jiān)測系統(tǒng),以幫助煤礦企業(yè)解決上述難題。

 

　　2系統(tǒng)組成

 

　　系統(tǒng)由四大部分組成,分別為現(xiàn)場流量測量、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、計算機數(shù)據(jù)處理與存儲、數(shù)據(jù)發(fā)布,系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。2.1現(xiàn)場流量測量

 

　　系統(tǒng)以LZD系列電磁流量計作為測量源,該儀表為礦用防爆型,已經(jīng)取得礦用產(chǎn)品安全標志,可安裝用于有爆炸性危險的煤礦井下場所。儀表均具有RS485數(shù)字通信接口,方便與系統(tǒng)連接。鑒于煤礦已經(jīng)安裝了其他類型的流量儀表,在此,專門研發(fā)了帶有專利技術(shù)的通用信號轉(zhuǎn)換器[4] ,可將這些儀表的輸出信號(如4~20 m A電流、頻率、RS485等)轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)可用的信號,與系統(tǒng)對接。

 

　　2.2數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

 

　　數(shù)據(jù)傳輸可選擇有線傳輸方式和無線傳輸方式(適用于煤礦井上)。有線傳輸可選擇工業(yè)環(huán)網(wǎng)/局域網(wǎng)、電話線、光纖、專線等方式,可利用煤礦現(xiàn)有局域網(wǎng)或工業(yè)環(huán)網(wǎng)環(huán)境,通過RS485/RJ45信號轉(zhuǎn)換接口將儀表輸出數(shù)據(jù)引入網(wǎng)絡(luò),也可通過RS485/CAN信號轉(zhuǎn)換接口將儀表數(shù)據(jù)通過電話線傳輸(適合煤礦井下沒有工業(yè)環(huán)網(wǎng)的區(qū)域),可單獨鋪設(shè)專用線路進行數(shù)據(jù)傳輸。無線方式利用中國移動GPRS公共網(wǎng)絡(luò)資源,通過GPRS無線傳輸分站將數(shù)據(jù)連入網(wǎng)絡(luò)。